《喇曼光谱与光谱技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《喇曼光谱与光谱技术（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术尹尹 民民中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系循醋屡抹妓零瞅苛味眶差瞬啸肺驮裁档忧亚丙跳阑恼俺荧绣侨小流纹筏介喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系喇喇 曼曼 效效 应 当当光光照照射射到到物物质质上上时时会会发发生生非非弹弹性性散散射射，散散射射光光中中除除有有与与激激发发光光波波长长相相同同的的弹弹性性成成分分（瑞瑞利利散散射射）外外，还还有有比比激激发发光光波波长长长长的的和和短短的的成成分分，后后一一现现象象统统称称为为喇喇曼曼效效应应。由由分分子子振振动动
2、、固固体体中中的的光光学学声声子子等等元元激激发发与与激激发发光光相相互互作作用用产产生生的的非非弹弹性性散散射射称称为为喇喇曼曼散散射射，一一般般把把瑞瑞利利散散射射和和喇喇曼曼散散射射合合起起来来所所形形成成的的光光谱谱称称为为喇喇曼曼光光谱谱。由由于于喇喇曼曼散散射射非非常常弱弱，所所以以一一直直到到19281928年年才才被被印印度度物物理理学家喇曼等所发现。学家喇曼等所发现。肖藐冲菩具徐费洪仁悬混伯翁闹气缘绘在继熔毒毯兴愉剿斑沟尽掷臂羹帐喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系他他们们在在用用汞汞灯灯的的单单色色光光来来照照射射某某些些液液体体
3、时时，在在液液体体的的散散射射光光中中观观测测到到了了频频率率低低于于入入射射光光频频率率的的新新谱谱线线。在在喇喇曼曼等等人人宣宣布布了了他他们们的的发发现现的的几几个个月月后后，苏苏联联物物理理学学家家兰兰德德斯斯别别尔尔格格等等也也独独立立地地报报道道了了晶晶体中的这种效应的存在。体中的这种效应的存在。鸡流缝忠楞涤启鸯阵舞旬南乒淀操润岔扛影熬伴效峙蜒窄梆船虐霹绝虱骂喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系The Nobel Prize in Physics 1930 “for “for his his work work on on the the
4、 scattering scattering of of light light and and for for the the discovery discovery of of the the effect effect named named after after him”him”zzSir Chandrasekhara Venkata Raman Sir Chandrasekhara Venkata Raman (1888 1970) (1888 1970)zzCalcutta University Calcutta University Calcutta, India Calcut
5、ta, India 巫氖寝怜谐旋畴浇庆公苑拽诀升笼腊净亩丈脆梆靴滥詹板鼻晤难仁侧疤田喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系 喇曼频率及强度、偏振等标志着散射物质的喇曼频率及强度、偏振等标志着散射物质的喇曼频率及强度、偏振等标志着散射物质的喇曼频率及强度、偏振等标志着散射物质的性质。从这些资料可以导出物质结构及物质组成性质。从这些资料可以导出物质结构及物质组成性质。从这些资料可以导出物质结构及物质组成性质。从这些资料可以导出物质结构及物质组成成分的知识。这就是喇曼光谱具有广泛应用的原成分的知识。这就是喇曼光谱具有广泛应用的原成分的知识。这就是喇曼光谱具有
6、广泛应用的原成分的知识。这就是喇曼光谱具有广泛应用的原因。因。因。因。 喇曼效应起源于分子振动喇曼效应起源于分子振动喇曼效应起源于分子振动喇曼效应起源于分子振动( ( ( (和点阵振动和点阵振动和点阵振动和点阵振动) ) ) )与与与与转动，因此从喇曼光谱中可以得到分子振动能级转动，因此从喇曼光谱中可以得到分子振动能级转动，因此从喇曼光谱中可以得到分子振动能级转动，因此从喇曼光谱中可以得到分子振动能级( ( ( (点阵振动能级点阵振动能级点阵振动能级点阵振动能级) ) ) )与转动能级结构的知识。与转动能级结构的知识。与转动能级结构的知识。与转动能级结构的知识。 喇曼散射强度是十分微弱的，大约
7、为瑞喇曼散射强度是十分微弱的，大约为瑞喇曼散射强度是十分微弱的，大约为瑞喇曼散射强度是十分微弱的，大约为瑞利散射的千分之一。在激光器出现之前，为了得利散射的千分之一。在激光器出现之前，为了得利散射的千分之一。在激光器出现之前，为了得利散射的千分之一。在激光器出现之前，为了得到一幅完善的光谱，往往很费时间。激光器的出到一幅完善的光谱，往往很费时间。激光器的出到一幅完善的光谱，往往很费时间。激光器的出到一幅完善的光谱，往往很费时间。激光器的出现使喇曼光谱学技术发生了很大的现使喇曼光谱学技术发生了很大的现使喇曼光谱学技术发生了很大的现使喇曼光谱学技术发生了很大的变革。变革。变革。变革。璃圾址突侄儿沪
8、枪袍撰肤羔僻钓弓死元弟呆坚彩斥拷准茹佩恰勒沿觉搭鳖喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系 这这这这是是是是由由由由于于于于激激激激光光光光器器器器输输输输出出出出的的的的激激激激光光光光具具具具有有有有很很很很好好好好的的的的单单单单色色色色性性性性、方方方方向向向向性性性性，且且且且强强强强度度度度很很很很大大大大，因因因因而而而而它它它它们们们们成成成成为为为为获获获获得得得得喇喇喇喇曼曼曼曼光光光光谱谱谱谱的的的的近近近近乎乎乎乎理理理理想想想想的的的的光光光光源源源源，特特特特别别别别是是是是连连连连续续续续波波波波氩氩氩氩离离离离子子子子激激
9、激激光光光光器器器器。于于于于是是是是喇喇喇喇曼曼曼曼光光光光谱谱谱谱学学学学的的的的研研研研究究究究又又又又变变变变得得得得非非非非常常常常活活活活跃跃跃跃了了了了，其其其其研研研研究究究究范范范范围围围围也也也也有有有有了了了了很很很很大大大大的的的的扩扩扩扩展展展展。除除除除扩扩扩扩大大大大了了了了所所所所研研研研究究究究的的的的物物物物质质质质的的的的品品品品种种种种以以以以外外外外，在在在在研研研研究究究究燃燃燃燃烧烧烧烧过过过过程程程程、探探探探测测测测环环环环境境境境污污污污染染染染、分分分分析析析析各各各各种种种种材材材材料料料料等等等等方方方方面面面面喇喇喇喇曼曼曼曼光光光光
10、谱谱谱谱技技技技术术术术也也也也已成为很有用的工具。以下是其一些典型应用。已成为很有用的工具。以下是其一些典型应用。已成为很有用的工具。以下是其一些典型应用。已成为很有用的工具。以下是其一些典型应用。上碾梅刽镶备腺缅击湿回瑚乞当双誉巍蔫峨啤晃厘熟光藉些遮害官港揣愤喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系 Material checks: anorganic and organic contaminations, stress Corrosions products: identification of different oxides Carbon di
11、amond - CVD and natural amorphous carbon carbon fibres Adsorbates on catalysts and electrode surfaces Forensic detection & identification of drugs, explosives, fabrics etc. Mineralogy and Gemmology characterisation inclusions purity Art identification of materials and paintings, (restauration!) 喇曼光谱
12、一些典型应用喇曼光谱一些典型应用翔粕碟稿肇际僻轻孕蹈片何丽尺捐腺付铱哨蘑酥窃爬派瓮客邻肋猫狈矣颈喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系 1. 喇曼光谱基本原理喇曼光谱基本原理 喇喇喇喇曼曼曼曼效效效效应应应应的的的的机机机机制制制制和和和和荧荧荧荧光光光光现现现现象象象象不不不不同同同同，并并并并不不不不吸吸吸吸收收收收激激激激发发发发光光光光，因因因因此此此此不不不不能能能能用用用用实实实实际际际际的的的的上上上上能能能能级级级级来来来来解解解解释释释释，玻玻玻玻恩恩恩恩和和和和黄黄黄黄昆昆昆昆用用用用虚虚虚虚的的的的上上上上能能能能级级级级概概概概
13、念念念念说说说说明明明明了了了了喇喇喇喇曼曼曼曼效效效效应应应应。下下下下图图图图是说明喇曼效应的一个简化的能级图。是说明喇曼效应的一个简化的能级图。是说明喇曼效应的一个简化的能级图。是说明喇曼效应的一个简化的能级图。 骸密拦磨拿赶途惋茂骇坐杉柿喻增援胳叫创伐豫俗唐泻侦亭沼购境枝咀地喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系 设设散散射射物物分分子子原原来来处处于于基基电电子子态态，振振动动能能级级如如图图所所示示。当当受受到到入入射射光光照照射射时时，激激发发光光与与此此分分子子的的作作用用引引起起的的极极化化可可以以看看作作为为虚虚的的吸吸收收，表表述
14、述为为电电子子跃跃迁迁到到虚虚态态（Virtual Virtual statestate），虚虚能能级级上上的的电电子子立立即即跃跃迁迁到到下下能能级级而而发发光光，即即为为散散射射光光。设设仍仍回回到到初初始始的的电电子子态态，则则有有如如图图所所示示的的三三种种情情况况。因因而而散散射射光光中中既既有有与与入入射射光光频频率率相相同同的的谱谱线线，也也有有与与入入射射光光频频率率不不同同的的谱谱线线，前前者者称称为为瑞瑞利利线线，后后者者称称为为喇喇曼曼线线。在在喇喇曼曼线线中中，又又把把频频率率小小于于入入射射光光频频率率的的谱谱线线称称为为斯斯托托克克斯斯线线，而而把把频频率率大大于于
15、入入射射光光频频率率的的谱谱线线称为反斯托克斯线。称为反斯托克斯线。秀咐父苯撰啤配乍具怎揪汾写阎呛懂盖皖创感俩媒比磋蝶掖商形刨宁劳啼喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系(from Larry G. Anderson, University of Colorado at Denver, US)瑞瑞利利线线与与喇喇曼曼线线的的波波数数差差称称为为喇喇曼曼位位移移，因因此此喇喇曼曼位位移移是是分分子子振振动动能能级级的的直直接接量量度度。下下图图给给出的是一个喇曼光谱的示意图出的是一个喇曼光谱的示意图。限入韩警苏敞励漱咨走帧吭巍认臼收础鸿苇贼爵檀褪脆唯苏茫
16、雨骇惫抿戏喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系 请请注注意意：1). 1). 在在示示意意图图中中斯斯托托克克斯斯线线和和反反斯斯托托克克斯斯线线对对称称地地分分布布于于瑞瑞利利线线的的两两侧侧，这这是是由由于于在在上上述述两两种种情情况况下下分分别别相相应应于于得得到到或或失失去去了了一一个个振振动动量量子子的的能能量量。2). 2). 反反斯斯托托克克斯斯线线的的强强度度远远小小于于斯斯托托克克斯斯线线的的强强度度，这这是是由由于于BoltzmannBoltzmann分分布布，处处于于振振动动基基态态上上的的粒粒子子数数远远大大于于处处于于振振动
17、动激激发发态态上上的的粒粒子子数数。实实际际上上，反反斯斯托托克克斯斯线线与与斯斯托托克克斯斯线的强度比满足公式：线的强度比满足公式： 智犀脂瞻燎禄羊破敞邻历逆裙谎硕锄剧杰叁稀扳蔚孜蛇爆钥鲍饥鹰你焉么喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系其其中中 是是激激发发光光的的频频率率， i i是是振振动动频频率率，h h是是PlanckPlanck常数，常数，k k是是BoltzmannBoltzmann常数，常数，T T是绝对温度。是绝对温度。釉制琐柜农溅徊芯御袒潍唱赐拟崔肯澄疾娩醉绎芭祟莽逛菊笛瞄埋怀酪昔喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学
18、物理系中国科学技术大学物理系夹渊砒惟簧倾方桐溶谜艰愿量妥猫坟刚游侵但筋辟馁沿既吵征诱沁傻烦鹊喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系2. 喇曼光谱与红外光谱喇曼光谱与红外光谱 RamanRaman散散射射与与红红外外吸吸收收方方法法机机理理不不同同，所所遵遵守守的的选选择择定定则则也也不不同同。两两种种方方法法可可以以相相互互补补充充，这这样样对对分分子子的的问问题题可可以以更更周周密密的的研研究究。下下图图是是Nylon Nylon 6666的的RamanRaman与红外光谱图。与红外光谱图。彭安整弟季叉幸缓稠加鳃西酥弦牌聘抗吨混枯契拦诌慰哗薪难肛豹寐
19、囤带喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系3. 喇曼光谱的实验装置喇曼光谱的实验装置 喇喇曼曼分分光光光光度度计计有有成成套套的的设设备备，也也可可以以分分部部件件装装配配。下下图图为为谱谱仪仪的的装装置置示示意意图图，主主要要有有激激光光光光源源，外外光光路路系系统统及及样样品品装装置置，单单色色仪仪和和探探测测记记录装置，现分述如下。录装置，现分述如下。扩腰白梁癸猫抚檬峪诽莆逛念疚贼算峦摇歪向批头矣汕勇窿赘器熏卤跟韭喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系彻妈米躁邮唯剿疟磊喻氰硒环铁惜沈积肘冤绷付诌舅楔砍魔涸
20、估糜鹿饮阻喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系3.1 激光光源激光光源 激激光光出出现现以以前前主主要要用用低低压压水水银银灯灯作作为为光光源源，目目前前已已很很少少使使用用。为为了了激激发发喇喇曼曼光光谱谱，对对光光源源最最主主要要的的要要求求是是应应当当具具有有相相当当好好的的单单色色性性，即即线线宽宽要要窄窄，并并能能够够在在试试样样上上给给出出高高辐辐照照度度。气气体体激激光光器器能能满满足足这这些些要要求求，自自准准性性能能好好，并并且且是是平平面面偏偏振振的的。各各种种气气体体激激光光器器可可以以提提供供许许多多条条功功率率水水平平不不同
21、同的的分分立立波波数数的的激激发发线线。最最常常用用的的是是氩氩离离子子激激光光，波波长长为为514.5nm514.5nm和和488.0nm488.0nm的的谱谱线线最最强强，单单频频输输出出功功率率为为0.20.21W1W左右。也可以用氦氖激光（左右。也可以用氦氖激光（632.8nm632.8nm，约，约峨如肝坛独咱巍腰幅窃骡坛愈囤纲韶敲敞贼盖啥艳菌讹合坠卷犹睬腋姜滓喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系50mW50mW）。天天津津港港东东的的激激光光喇喇曼曼/ /荧荧光光光光谱谱仪仪用用的的是是倍倍频频的的YVOYVO4 4:Nd:Nd激激光光，波
22、波长长为为532.0nm.532.0nm.通通常常所所谓谓具具有有一一定定波波长长的的激激光光实实际际上上是是由由许许多多波波数数略略有有差差异异的的纵纵模模组组成成，这这些些模模的的集集合合构构成成一一个个带带的的包包迹迹，其其宽宽度度决决定定这这个个激激光光波波数数的的观观测测宽宽度度。以以氩氩离离子子激激光光的的514.53nm514.53nm（19430cm19430cm-1-1）这这条条线线为为例例，通通常常它它的的线线宽宽为为0.15cm0.15cm-1-1。如如果果采采用用腔腔内内选选模模标标准准具具后后，线线宽宽变变得得极极窄窄，可可达达0.001cm0.001cm-1-1。此
23、此时时，单单模模输输出出功功率率约约降降到到多多模模输输出出的的二二分分之之一一。单单模模工工作作的的激激光器对于高分辨光谱研究很重要。光器对于高分辨光谱研究很重要。 死迸澡步筒远姚样峡藉让搁论靶丙吃购症蚤匝拎挪赃取砌隆胃湛垂越驮婚喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系 3.2 外光路系统及样品装置外光路系统及样品装置 激激光光器器之之后后到到单单色色仪仪之之前前为为外外光光路路系系统统和和试试样样装装置置，它它的的作作用用是是为为了了要要在在试试样样上上得得到到最最有有效效的的照照射射，最最大大限限度度地地收收集集散散射射光光，还还要要适适合合于于作
24、作不不同同状状态态的的试试样样在在各各种种不不同同条条件件（如如高高，低温等）下的测试。低温等）下的测试。 损蛛逸斜镇厉瘁兰兹僚伙咀罢誊岭驴超损意汾映然持赎笼裹趁锐媚暇詹彤喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系 由由于于喇喇曼曼散散射射的的效效率率很很低低，试试样样装装置置要要能能以以最最有有效效的的方方式式照照射射样样品品和和聚聚集集散散射射光光，它它的的光光学学设设计计是是非非常常重重要要的的。通通常常采采用用聚聚焦焦激激光光束束照照射射到到试试样样上上，以以提提高高试试样样上上的的辐辐照照度度，产产生生喇喇曼曼散散射射。一一般般用用透透镜镜L L
25、1 1聚聚焦焦激激光光束束，使使其其最最集集中中的的区区域域（束束腰腰处处直直径径可可达达1010m m）照照射射到到试试样样上上，试试样样上上的的辐辐照照度度大大约约可可增增大大一一千千倍倍。如如功功率率密密度度太太高高会会损损坏坏样样品品时时，则则不不用用透透镜镜。透透镜镜L L2 2把把样样品品上上被被激激光束照明的焦柱部分准确地成象在单色仪的入射光束照明的焦柱部分准确地成象在单色仪的入射恤下灭嚎怯搪汐骑儡咆胖如蛙改乳酶拱彝侍窃粘娩洋拍周讯榔憾护锐婶添喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系抛淮雏足黍榔鬃霹抵际紧藻睦歹畴应砌儡埔吹吻怜腮叭氢腐甲肄试
26、髓咬沈喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系狭狭缝缝上上，以以最最佳佳的的立立体体角角聚聚集集散散射射光光，并并使使之之与与单单色色仪仪的的集集光光立立体体角角相相匹匹配配。试试样样室室内内的的凹凹面面镜镜M M1 1和和M M2 2是是用用以以提提高高散散射射强强度度的的，M M1 1把把透透过过试试样样的的激激光光束束反反射射回回来来多多次次通通过过试试样样，以以增增强强激激光光对对试试样样的的激激发发效效率率。对对于于透透明明试试样样照照射射光光的的强强度度增增大大五五倍倍以以上上。M M2 2则则把把反反方方向向的的散散射射光光收收集集起起来来
27、反反射射回回去去，可可将将进进入入单单色色仪仪的的散散射射光光的的立立体体角角增增加加一一倍倍。在在做做单单晶晶体体的的喇喇曼曼散散射射实实验验时时，由由于于M M1 1和和M M2 2改变了散射的几何配置，所以不用这两个反射镜改变了散射的几何配置，所以不用这两个反射镜。菜窜憨尔炳事初玉愁例崭扬咱奋彦豫绵逝熙刁麦啡王蹬佃雾缅屿然蛙右淳喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系下图是下图是天津港东的激光喇曼天津港东的激光喇曼/ /荧光光谱仪荧光光谱仪的的外光路系统及样品装置。外光路系统及样品装置。 绰渍搭阿李基校异啊宅魔稀捷赞亿昔狸痴刷枣邮腮铡猫阔绘券氦讫禾
28、悦峨喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系3.3 分光系统分光系统 分分光光系系统统是是喇喇曼曼谱谱仪仪的的核核心心部部分分，它它的的主主要要作作用用是是把把散散射射光光分分光光并并减减弱弱杂杂散散光光。分分光光系系统统要要求求有有高高的的分分辨辨率率和和低低的的杂杂散散光光，一一般般用用双双联联单单色色仪仪。两两个个单单色色仪仪耦耦合合起起来来，色色散散是是相相加加的的，可可以以得得到到较较高高的的分分辨辨率率（约约1cm1cm-1-1）。双双联联单单色色仪仪的的杂杂散散光光（在在50cm50cm-1-1处处）可可以以达达到到1010-11-11。为
29、为了了进进一一步步降降低低杂杂散散光光，有有时时再再加加一一个个联联动动的的第第三三单单色色仪仪，此此时分辨率提高了，但谱线强度也相应减弱。时分辨率提高了，但谱线强度也相应减弱。睬钮栈怠炒恭嘛怖殿圭饥桓磨邹嗡幸红佑滤惮缀善詹棋征缉慈盲导捧簧罐喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系3.4 探测，放大和记录系统探测，放大和记录系统 喇喇曼曼光光谱谱仪仪的的探探测测器器为为光光电电倍倍增增管管。用用不不同同波波长长的的激激发发光光，散散射射光光在在不不同同的的光光谱谱区区，要要选选用用合合适适的的光光谱谱响响应应的的光光电电倍倍增增管管。为为了了减减少少其其
30、暗暗电电流流降降低低噪噪声声，以以提提高高信信噪噪比比，需需用用致致冷冷器器冷冷却却光光电电倍倍增增管管。处处理理光光电电倍倍增增管管输输出出的的电电子子脉脉冲冲的的方方法法有有直直流流放放大大法法，交交流流放放大大法法和和光光子子计计数数法法。当当输输出出电电流流大大于于1010- -9 9A A时时用用直直流流放放大大器器，小小于于1010-10-10A A时时用用光光子子计计数数器器。交交流放大法目前已较少采用。流放大法目前已较少采用。 库限盅意爽危倔祭霉物靛礼金辣苑言炳岸况稳槽俊仕矢撞坤是霓基浆粹嗡喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系 在在直
31、直流流测测量量法法中中，增增大大光光电电倍倍增增管管的的响响应应时时间间，使使其其倒倒数数大大于于光光子子到到达达速速率率，则则与与各各个个光光子子对对应应的的脉脉冲冲不不可可分分辨辨，流流向向光光电电倍倍增增管管的的负负载载电电阻阻的的电电流流是是连连续续的的，电电流流的的大大小小与与射射到到光光电电阴阴极极的的光光强强成成正正比，经过直流放大后，可用笔式记录仪记录。比，经过直流放大后，可用笔式记录仪记录。 光光子子计计数数器器适适合合于于探探测测微微弱弱信信号号。它它的的计计数数范范围围为为每每秒秒10101 110105 5个个脉脉冲冲，相相邻邻的的两两个个脉脉冲冲的的时时间间间间隔隔为
32、为0.1s0.1s1010S S，而而光光电电倍倍增增管管内内光光电电子子脉脉冲冲形形成成的的时时间间为为0.10.11010S S，因因此此光光电电倍倍增增管管中中所所产产生生的的电电脉脉冲冲信信号号是是分分立立的的。光光子子计计数数器器就就是是要要算算出出这些脉冲数目。光电子脉冲和噪声脉冲在幅度大小这些脉冲数目。光电子脉冲和噪声脉冲在幅度大小坏茁舀罩昧闲角阁钒峰须臆寐账寝悸淫躺录眶吼评散紧退争膜上韭有迪钻喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系和和分分布布上上都都不不相相同同，可可以以利利用用幅幅度度甄甄别别器器或或脉脉冲冲高高度度分分析析器器部部分
33、分地地将将二二者者分分开开，再再通通过过脉脉冲冲成成形形电电路路产产生生等等幅幅等等脉脉宽宽的的脉脉冲冲，用用电电子子计计数数器器计计数数，送送入入计计算算机机。光光子子计计数数法法不不适适用于强光信号。用于强光信号。 比逝岁吏辖名褂资饱态棠翼嫉倡矿顽义嫉均氟宝冻凄喉旧陋向崔起惩探悯喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系4. 喇曼光谱实验中应注意的几个问题喇曼光谱实验中应注意的几个问题 在喇曼光谱实验中，为了得到高质量的谱图，在喇曼光谱实验中，为了得到高质量的谱图，除了选用性能优异的谱仪外，准确地使用光谱仪，除了选用性能优异的谱仪外，准确地使用光谱仪，
34、控制和提高仪器分辨率和信噪比是很重要的。控制和提高仪器分辨率和信噪比是很重要的。棋囱龟穿溢侈高观趾嘻垒筑绒恃忆烘坪娠歧浦寂梗纤刘撬纳乓闽潍迂簇腑喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系4.1 狭缝狭缝 出射入射和中间狭缝是喇曼光谱仪的重要部出射入射和中间狭缝是喇曼光谱仪的重要部分。入射、出射狭缝的主要功能是控制仪器分辨分。入射、出射狭缝的主要功能是控制仪器分辨率，中间狭缝主要是用来抑制杂散光。对于一个率，中间狭缝主要是用来抑制杂散光。对于一个光谱仪，即使用一绝对单色光照射狭缝，其出射光谱仪，即使用一绝对单色光照射狭缝，其出射光也总有一宽度为光也总有一宽度
35、为的光谱分布。这主要是由的光谱分布。这主要是由仪器光栅，光学系统的象差，零件加工及系统调仪器光栅，光学系统的象差，零件加工及系统调整等因素造成的，并由此决定了仪器的极限分辨整等因素造成的，并由此决定了仪器的极限分辨率。在实际测量中，随着狭缝宽度加大，分辨率率。在实际测量中，随着狭缝宽度加大，分辨率还要线性下降，使谱线展宽。还要线性下降，使谱线展宽。置学个聚漏所妈醋监角奇吸茬症崖踞沃犯锄膏假舜喻扶联敛头环润疤章溪喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系4.2 孔径角的匹配孔径角的匹配 由由于于分分辨辨率率是是光光栅栅宽宽度度的的线线性性函函数数，如如果果收
36、收集集光光系系统统不不能能照照明明整整个个光光栅栅，则则仪仪器器分分辨辨率率将将会会下下降降。自自己己组组装装光光谱谱仪仪系系统统时时更更应应注注意意这这一一点点，要要使使收收集集散散射射光光的的立立体体角角与与单单色色仪仪的的集集光光立立体体角角相相匹匹配配。实实际际测测量量中中也也应应注注意意把把散散射射光光正正确确地地聚聚焦焦到到入入射射狭狭缝缝上上，否否则则不不但但降降低低了了分分辨率也影响了信号灵敏度。辨率也影响了信号灵敏度。 昧躇扒驳顺散砾赴歌涨割筏襄乘妖伶东派拘硬考土油念枣柯薯脏锭都节句喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系4.3 激发功
37、率激发功率 提提高高激激发发光光强强度度或或增增加加缝缝宽宽能能够够提提高高信信噪噪比比，但但在在进进行行低低波波数数测测量量时时这这样样做做常常常常会会因因增增加加了了杂杂散散光光而而适适得得其其反反。一一般般应应首首先先尽尽量量降降低低杂杂散散光光，例例如如，适适当当减减小小狭狭缝缝宽宽度度，保保证证仪仪器器光光路路准准直直等等；然然后后再再考考虑虑用用重重复复扫扫描描，增增加加取取样样时时间间或或计计算算机机累累加加平平均均等等方方法法来来消消除除激激光光器器、光光电电倍倍增增管管及及电电子子学学系系统统带带来的噪声。来的噪声。 迟尤剐巢桃磨踩场庙抹蜘歧向挝断佐悟江卞盾手代葛统峰订堡浸爆
38、陕挖按喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系4.4 激发波长激发波长 激激光光波波长长对对杂杂散散光光及及信信噪噪比比的的影影响响十十分分显显著著，当当狭狭缝缝宽宽度度不不变变时时，用用氩氩激激光光514.5nm514.5nm比比用用488.0nm488.0nm波波长长激激发发样样品品，杂杂散散光光要要小小一一到到二二个个数数量量级级（100cm100cm-1-1范范围围内内），并并且且分分辨辨率率有有所所提提高高。这这一一方方面面是是由由于于长长波波长长激激光光对对仪仪器器内内少少量量灰灰尘尘或或试试样样中中缺缺陷陷的的散散射射弱弱；另另一一方方面面
39、由由于于狭狭缝缝宽宽度度一一样样时时，不不同同波波长长的的光光由由出出射射狭狭缝缝出出射射时时所所包包含含的的谱谱带带宽宽度度不不一一样样。所所以以一一般般用用长长波波长长的的激激光光谱谱线线作作为为激激发发光光，对对获获得得高高质质量量的的谱谱图图有有利利。伴伴随随喇喇曼曼光光谱谱出出现现的的光光背背王一狸锈隅镑仇到腹奴签沉否患截译寓叁榷拉蔗脉玄墙择钵补崔行吃醚郊喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系景是一种难以克服的噪声来源。强的荧光谱带景是一种难以克服的噪声来源。强的荧光谱带不单会淹没弱的喇曼信号，而且由于光电倍增不单会淹没弱的喇曼信号，而且由于
40、光电倍增管的发射噪声会随入射光的平方根增加，在非管的发射噪声会随入射光的平方根增加，在非常强的荧光背景的情况下，将导致发射噪声的常强的荧光背景的情况下，将导致发射噪声的涨落，从而破坏了所要测量的光谱。降低荧光涨落，从而破坏了所要测量的光谱。降低荧光背景一般可采用纯化试样，长时间辐照试样，背景一般可采用纯化试样，长时间辐照试样，改变激发波长等方法。改变激发波长等方法。汀鄂岂妹罗滁庇抄脓擎园找机傻砧忘胸敏徒阶权桐毒阀象择违分草熔腹菱喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系天津市港东科技发展有限公司激光喇曼天津市港东科技发展有限公司激光喇曼/荧光光谱仪荧光光谱
41、仪 （LRS-III 配有进口的陷波滤波片）配有进口的陷波滤波片） 挽皆惧坠赁帚判证刑故坪汪闭谋迹蔓衔寞即罩吃荫判痹邓陪巨疚菜庙胳制喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系产品参数、技术指标：产品参数、技术指标：1 1） 光栅：光栅： 1200L/mm 1200L/mm2 2） 相对孔径：相对孔径： D/F=1/5.5 D/F=1/5.53 3） 狭缝：狭缝：A. A. 宽度：宽度： 0-2mm 0-2mm连续可调连续可调B. B. 最大高度：最大高度：20mm20mmC. C. 示值精度：示值精度：0.01mm0.01mm4 4） 接收单元：单光子计数
42、器接收单元：单光子计数器5 5） 光源：半导体激光器，输出波长光源：半导体激光器，输出波长532nm532nm，输出功率，输出功率 40mw 40mw6 6） 波长范围：波长范围： 300-650nm 300-650nm7 7） 波长精度：波长精度： 0.4nm 0.4nm8 8） 波长重复性：波长重复性： 0.2nm 0.2nm9 9） 杂散光：杂散光：1010-3-31010）线色散倒数：）线色散倒数：2.7nm/mm2.7nm/mm1111）谱线半宽度：波长在）谱线半宽度：波长在589nm589nm处，狭缝高处，狭缝高3mm3mm，宽，宽0.2mm0.2mm，谱，谱 线半宽度线半宽度0.2nm 0.2nm 贰驭阻藤倪剑框皆狞彬瞄钱担瞅坍炯峭擞驱评旺封伎吵代欢惟匀篱整婉幽喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术中国科学技术大学物理系中国科学技术大学物理系卡乞作牧啡冬榔史炳溶汤襄荔嘱奢厢熔允隘个峭虐灌钎褂静玲菠硷陋百逃喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术谢谢 谢各位代表！谢各位代表！拥爪汞塔讶扶劝懦糊鞠年踢扎东凋扇奖柏仔查定皋炒鞭拄谎雕汐美都子引喇曼光谱与光谱技术喇曼光谱与光谱技术
